基于单片机的篮球比赛计分器设计
的需求。与小型可充电电池的原理一样，旁路电容的作用是可以被充电，也可以向器件进行放电。旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚。其目的是为了尽量减少阻抗，能够减少因输入值过大而引起的地电位抬高和噪声。
将旁路电容和去耦电容宗合起来可以更好地了解其功能。旁路电容实际上也包含耦合功能，只是旁路电容通常都用作高频旁路中。高频旁路里的电容一般较小，一般取0.01μF、0.1μF 等；而耦合电容的容量一般要比旁路电容大，可以是10μF 或者大于10μF，这要通过驱动电流变化的大小以及电路参数来确定。旁路的作用是滤除输入信号中的干扰，而去耦的作用是滤除输出信号的干扰，阻止其干扰信号返回电源。这就是他们的根本区别。
滤波：在理论上，电路中需要通过的频率越高，那么电容就要越大，阻抗要越小，但实际大于 1μF 的电容基本上为为电解电容，含有很大的电感成份，所以在频率高后阻抗也会跟着会增大。在电路中，有时我们会看到电解电容并联一个小电容，其中电解电容的容量较大，这时大电容就会通低频，而小电容则通高频。因此电容起到了通高阻低的作用。因此，越大容量的电容其高频就越容易通过。通常用在滤波中的电容为1000μF时，就是滤低频，小电容为20pF时就滤高频。通俗来讲滤波就是充电和放电的过程。
储能：通过整流器来收集电荷的电容，并且会把存储的能量使用变换器传送到电源的输出端，这样的电容就具有储能的作用，通常应用的电容是铝电解电容，它的额定电压一般为40～450VDC额定电容值一般在220～150 000μF 之间。根据不同电路的要求，器件的连接方式也会不同，有时会采用串联，也有时会采用并联或者组合的形式，而对于功率级超过10KW 的电源，使用的电能也会随之增大，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器[12]。
本次实验只是小型的应用型电路，因此用到的电容只是小型电解电容和瓷片电容。
21
基于单片机的篮球比赛计分器设计
第4章 软件设计
4.1 Proteus软件
由英国Labcenter公司研制的Proteus仿真软件和开发平台目前是仿
真平台里最完整的，同时也是最先进的嵌入式系统。除了支持各种常见的单片机型号，也支持当前使用的keil软件的开发环境，可以对电路进行连接调试；而且它相对于EDA和PCB软件，可以设计混合电路的软件仿真、电路仿真及系统协同仿真。能够更直观的让设计者看。 该软件的特点是：
（1）它是SPICE电路仿真和单片机仿真的相结合。具有其模拟电路的仿真、数字电路的仿真、单片机以及外围电路组成的系统仿真、I2C调试器、RS232动态仿真、键盘和LCD显示器、SPI调试器的仿真功能；并且包含各类的虚拟仪器，如示波器、信号发生器等。同时也有信号源等。
（2）支持各种常见类型的单片机系统仿真。如：ARM7(LPC21xx)、AVR系列、 8051/52系列、PIC10/12/16/18系列以及多种外围芯片。都可以用此软件进行仿真。
（3）提供调试软件的功能。在仿真系统中它具有全步、单步、以及设置断点等调试的功能，同时还可以观察各个变量以及寄存器等当前的状态，同时它也支持第三方软件的编译和调试，如MPLAB、Keil C51 uVision2等软件。
（4）它具有强大的原理图绘制功能，我们所学过的元器件及仪器设备在其元件库里面都可以找到。
（5）将Keil软件编译生成的HEX文件下载到单片机芯片中，就可对电路进行仿真，观察实验现象。通常只有仿真成功了，才会根据仿真的结构来做实物[13]。
本次使用的仿真软件是Proteus Pro 7.8 sp2 汉化破解版，它的开发界面如图4-1所示。
22
基于单片机的篮球比赛计分器设计
图4-1 Proteus软件界面
4.2 Keil软件
Keil uVision2是由德国KEIL公司研发的一种集成开发的软件，是在
Windows系统操作下的MCS-51单片机系列的集成开发环境，它具有源程序的编写、项目管理、汇编语言、C51语言的编写、编译、连接、对程序进行仿真、运行调试的功能，是一个具有强大功能的开发平台。
使用KEIL软件编写的程序，可通过下载到开发板里来观看实验现象，本次试验使用KEIL软件的界面如图4-2所示。
图4-2 KEIL软件界面
23
基于单片机的篮球比赛计分器设计
本次实验设计使用模块化的程序设计，程序主要分为主程序，中断
程序、加分程序，减分程序，延时程序，比分的交换程序，时间的调整程序，时间的暂停程序，倒计时提醒程序，扫描显示部分及结束程序等程序构成。这些程序都会通过KEIL软件来时现并整合到一起进而实现篮球计时计分器的功能。
使用KEIL软件，在编译程序时，如果程序出错，那我们可以双击编译窗口的错误提示，程序的界面就会告知我们哪里错误，方便我们进行修改。在编译成功时，可以使用单步调试功能，来看程序的运行结果。在编译成功后，生成可HEX文件，将它添加到Proteus仿真图中，即可对仿真图进行仿真观看实验结果，若不是自己想实现的功能，可以回到KEIL软件里更改和调试程序。
4.2.1 Keil C51单片机软件开发的整体结构
uVision是C51 for Windows的集成开发环境。它可以可以完成编辑、编译、下载、连接、调试、仿真等整个开发流程。编辑是指在界面内进行程序的编写。编译是指将编写好的程序保存并点击编译，可以检查程序是否有语法错误，如有错误，系统会给出提示。下载是要先将编译后的程序生成HEX文件，然后再进行下载，连接，调试和仿真。在开发界面内也可以对程序进行调试，观看实验现象，调试时可以单步调试，也可以进行整篇程序的调试。若发现实验现象和所要求的不符，则可退回编辑界面，进行程序的重新编写。
在使用KEIL开发板时它标配的晶振是11.0592MHz的，但是用户可以自行在开发板上的晶振插孔中使用其他的晶振频率。开发板上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位系统。单片机芯片的31脚（/EA）已接至高电平，所以仿真时不就能使用片外ROM，只能使用片内ROM，但是开发板外引插针中的31脚并不与单片机芯片的31脚相连，所以开发板仍可插入有外部ROM的目标系统中使用[14]。本次试验使用的开发板如图4-3所示。
24
基于单片机的篮球比赛计分器设计
图4-3 单片机开发板
4.3 Proteus仿真实验结果
本次实验要通过Proteus仿真实现篮球计时计分器的基本功能要求，
电路要求具有时间的计时，比分的累加，可以对比分进行修改，时间的暂停，并且可以修改时间，在最后十秒时具有倒计时的功能，用小灯的闪烁来进行提示，比赛结束时小灯常亮。进行下半场比赛时，按下复位键，时间重新倒计时，交换两队的比分，但分数不变，继续比赛；电路的总体图如图4-4所示。
图4-4 整体电路
25